Three essays on the economics of congestion in public transport

par Guillaume Monchambert

Thèse de doctorat en Sciences économiques

Sous la direction de André de Palma.

Soutenue le 26-10-2015

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Sciences de l'Homme et de la Société (Sceaux, Hauts-de-Seine ; 2015-....) , en partenariat avec Centre d'économie de la Sorbonne (Paris) (laboratoire) , École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne) (établissement opérateur d'inscription) et de Centre d'économie de la Sorbonne (laboratoire) .

Le président du jury était Erik T. Verhoef.

Le jury était composé de André de Palma, Erik T. Verhoef, Marc Ivaldi, Stef Proost, Robin Lindsey, Patrick Bonnel.

Les rapporteurs étaient Marc Ivaldi, Stef Proost.

  • Titre traduit

    Trois essais sur l'économie de la congestion dans les transports publics


  • Résumé

    Cette thèse s'intéresse aux fondements du comportement des usagers face à la congestion dans les transports publics. Elle se compose de trois essais distincts. Les deux premiers essais examinent l'adaptation des usagers au manque de ponctualité et à l'inconfort. Le troisième essai offre une analyse empirique de l'effet « foule ». Dans le premier chapitre, je présente un modèle de compétition bimodale entre une ligne de transport public sujette aux retards, et un mode alternatif. A l'équilibre du marché, le niveau de fiabilité choisi par la firme en charge des transports publics augmente avec le prix du mode alternatif via un effet « demande » évoquant l'effet Mohring. L'étude de la qualité de service optimale montre que souvent, la fiabilité des transports publics et donc leur fréquentation à l'équilibre sont inférieurs à ce qu'ils seraient à l'optimum social. Dans le second chapitre, afin d'étudier le coût de l'inconfort et ses implications quant au choix de l'heure de déplacement, je développe un modèle structurel dans lequel les usagers des transports public choisissent entre voyager dans un véhicule bondé et arriver à destination à l'heure désirée ou alors voyager plus tard ou plus tôt pour éviter la foule. J'établis la distribution des usagers parmi les véhicules à l'équilibre et à l'optimum social, et montre que l'optimum social peut être décentralisé par une tarification fine par véhicule. Les propriétés du modèle sont comparées avec celles du modèle du « bottleneck » et des modèles de congestion routière. Dans le troisième chapitre, j'analyse l'influence de la densité d'usagers sur la satisfaction liée au confort durant un déplacement en transport public. De plus, je décris l'anatomie de l'effet « foule » en testant différents aspects (odeur, bruit, position debout...) comme des causes d'inconfort lorsque la densité d'usagers augmente. J'identifie un net effet « foule » : en moyenne, un usager supplémentaire par mètre carré diminue de 1 la satisfaction liée au confort qui est mesurée sur une échelle de 0 à 10. Je ne trouve pas de corrélation entre temps de transport et l'effet « foule ». Cependant, cet effet augmente avec le revenu des usagers. Trois causes de désutilité liée à la foule sont identifiées : une plus grande probabilité de devoir voyager debout, un usage limité du temps, et des conditions de déplacement plus bruyantes. Ces désagréments sont plus importants chez les femmes et les usagers les plus aisés.


  • Résumé

    This dissertation addresses the foundations of user’s behavior with respect to the congestion in public transport. It is made of three distinct essays. The two first essays investigate how users get used to lack of punctuality and crowding. The third essay presents an empirical analysis of the crowding effect. In the first chapter, I consider the modeling of a bi-modal competitive network involving a public transport mode, which may be unreliable, and an alternative mode. The public transport reliability set by the public transport firm at the competitive equilibrium increases with the alternative mode fare, via a demand effect. This is reminiscent of the Mohring Effect. The study of the optimal service quality shows that often, public transport reliability and thereby patronage are lower at equilibrium compared to first-best social optimum. In the second chapter, to study the behavioral implications and costs of crowding, I develop a structural model in which public transport users face a choice between traveling in a crowded train and arriving when they want, and traveling earlier or later to avoid crowding but arriving at an inconvenient time. I derive the user equilibrium and socially optimal distribution of passengers across trains, show how the optimum can be decentralized using train-specific fares, and characterize the welfare gains from optimal pricing. Properties of the model are compared with those obtained from the bottleneck and flow congestion models of road traffic. In the third chapter, I investigate the influence of in-vehicle crowding on the comfort satisfaction experienced during a public transport journey. Moreover, I describe the anatomy of the crowding effect by testing various nuisance factors (Smell, Noise, Standing...) as channels through which crowding may decrease the comfort satisfaction. I find a clear crowding effect: on average, an extra-user per square meter decreases by one the expected 0 to 10 scale individual well-being. I do not find any empirical evidence of this effect being intensified by the travel time. However, the crowding effect increases with the income of users. I find three causes of crowding disutility: a higher probability to stand for all or part of the journey, a poorer use of the time during the journey, and noisier travel conditions. These features of discomfort matter more for women and wealthy individuals.


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